KR20140060107A - 차량의 충돌회피 제어 방법 및 이를 구현하는 충돌회피 장치 - Google Patents

차량의 충돌회피 제어 방법 및 이를 구현하는 충돌회피 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 a) 운전자의 차선 변경 의도 여부를 판단하는 단계; b) 차선 변경 의도가 존재하는 경우, 측후방 센서 및 전방 센서에서 감지된 측후방 장애물 및 전방 장애물의 정보에 기초하여 충돌 위험을 판단하는 단계; c) 충돌 위험이 존재하는 경우, 충돌회피를 위해 요구되는 요레이트(Yaw Rate)를 산출하는 단계를 포함하는 차량의 충돌회피 제어방법을 제공하여, 자차 정보에 기초하여 운전자의 차선 변경 의도를 감지하고, 측후방 차량과의 추돌 시간에 기초하여 충돌 위험여부를 판단하여, 충돌회피 위험을 최소화 하는 유리한 효과를 제공한다.

Description

차량의 충돌회피 제어 방법 및 이를 구현하는 충돌회피 장치{Control method for collision avoidance of vehicle and Apparatus for collision avoidance of vehicle implementing the same}
본 발명은 차량의 충돌회피 제어 방법 및 이를 구현하는 충돌회피 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 충돌회피를 위한 요레이트를 산출하여 이용하는 차량의 충돌회피 제어 방법 및 이를 구현하는 충돌회피 장치에 관한 것이다.
주행 중 운전자에 의해 차선이 변경될 경우, 자동차에 부착된 초음파 센서 등 다양한 센서는 인접 차량과의 충돌 위험을 감지한다. 센서는 감지된 정보를 운전자에게 전달하고, 운전자는 전달된 정보를 이용하여 사고의 위험에 대비할 수 있다.
아울러, 운전자가 적절하게 대응하지 못하면, 제동장치를 통해 감속하는 등의 방안이 제안되고 있다. 그러나 이러한 방안들은 운전자의 대응에 의존하는 수동적인 방법이며, 단순히 제동 제어만으로 충돌을 회피하는 구성으로, 효과적으로 상대 차량과 충돌을 방지하는 시스템이 필요한 상황이다.
이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 인접 차선의 후측방에서 다가오는 상대 차량과의 효과적인 충돌회피를 수행하는 차량의 충돌회피 제어 방법 및 이를 구현하는 충돌회피 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, a) 운전자의 차선 변경 의도 여부를 판단하는 단계와, b) 차선 변경 의도가 존재하는 경우, 측후방 센서 및 전방 센서에서 감지된 측후방 장애물 및 전방 장애물의 정보에 기초하여 충돌 위험을 판단하는 단계와, c) 충돌 위험이 존재하는 경우, 충돌회피를 위해 요구되는 요레이트(Yaw Rate)를 산출하는 단계를 포함하는 차량의 충돌회피 제어방법을 제공한다.
바람직하게는, d) 산출된 상기 요레이트를 이용하여 목표조향토크 및 목표 제동압을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 a)단계에서, 다음 수학식 1로 표현되는 차선이탈시간(TTLC)이 소정의 임계값 이하이면, 운전자의 차선 변경 의도가 있는 것으로 판단할 수 있다.
<수학식 1>
Figure pat00001
여기서,
Figure pat00002
는 횡방향 옵셋을 나타내고,
Figure pat00003
는 차속을 나타내며,
Figure pat00004
는 헤딩각을 의미한다.
바람직하게는, 상기 b)단계에서, 다음 수학식 2로 표현되는 측후방 장애물과의 추돌 시간(TTC_r)이 소정의 임계값 이하이면, 충돌 위험이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
<수학식 2>
Figure pat00005
여기서, d rel_r 은 측후방 장애물과의 상대거리이고, v rel_r 은 측후방 장애물과의 상대속도이다.
바람직하게는, e) 다음 수학식 7로 표현되는 상기 전방 장애물과의 추돌 시간(TTC_f)이 소정의 임계값 이하이면, 상기 전방 장애물과의 충돌회피를 위한 목표 감속도를 산출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
<수학식 7>
Figure pat00006
여기서, d rel_f 은 전방 장애물과의 상대거리이고, v rel_f 은 전방 장애물과의 상대속도이다.
바람직하게는, f) 차량의 헤딩각이 소정의 임계값 이하이면 해당 차량의 충돌회피 제어를 종료하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 전방 장애물과의 상기 추돌 시간(TTC_f)이 소정의 임계값 이상이면, 해당 차량의 충돌회피 제어를 종료하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 다른 발명은, 운전자의 차선 변경 의도 여부를 판단하는 차선변경의도 판단부와, 차선 변경 의도가 존재하는 경우, 측후방 센서 및 전방 센서에서 감지된 측후방 장애물 및 전방 장애물의 정보에 기초하여 충돌 위험을 판단하는 충돌위험 판단부와, 충돌 위험이 존재하는 경우, 충돌회피를 위해 요구되는 요레이트(Yaw Rate)를 산출하는 목표요레이트 산출부 및 산출된 상기 요레이트를 이용하여 목표조향토크 및 목표 제동압을 산출하는 제어량 산출부를 포함하는 차량의 충돌회피 장치를 제공한다.
바람직하게는, 상기 제어량 산출부는. 운전자의 차선 변경 의도가 존재하는 경우, 목표 가속도가 0이 되도록 엔진제어시스템(Engine Management System,EMS)에 제어량을 전달할 수 있다.
바람직하게는, 상기 차선변경의도 판단부는, 차량의 횡방향 옵셋, 차속 및 헤딩각에 기초하여 판단할 수 있다.
바람직하게는, 상기 충돌위험 판단부는, 측후방 장애물과의 상대거리 및 상대속도에 기초하여 판단할 수 있다.
본 발명에 따른 차량의 충돌회피 제어 방법 및 이를 구현하는 충돌회피 장치에 따르면, 자차 정보에 기초하여 운전자의 차선 변경 의도를 감지하고, 측후방 차량과의 추돌 시간에 기초하여 충돌 위험여부를 판단하여, 충돌회피 위험을 최소화 하는 유리한 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 차량의 충돌회피 제어 방법을 도시한 흐름도,
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 차량의 충돌회피 제어 장치를 도시한 블록도,
도 3은 자차의 횡방향 옵셋과 헤딩각을 도시한 도면,
도 4는 충돌 회피 궤적을 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 차량의 충돌회피 제어 방법을 도시한 흐름도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 차량의 충돌회피 제어 장치를 도시한 블록도이다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 차량의 충돌회피 제어 방법은, 자차의 차속이 소정의 임계값 이상이고, 자차 정보, 차선 정보, 전방 상대차량 정보 및 측후방 상대 차량 정보를 획득하는 센서들의 신호가 정상적이면 적용된다.
도 1 및 도 2를 병행 참조하면, 먼저, 차선변경의도 판단부(110)는, 운전자의 차선 변경 의도 여부를 판단한다.(S100) 일실시예에 있어서, 차선변경의도 판단부(110)는 다음과 같은 <수학식 1>로 표현되는 차선이탈시간(TTLC)이 소정의 임계값 이하이면, 운전자의 차선 변경 의도가 있는 것으로 판단한다.
Figure pat00007
여기서,
Figure pat00008
는 횡방향 옵셋을 나타내고,
Figure pat00009
는 차속을 나타내며,
Figure pat00010
는 헤딩각을 의미한다.
도 3은 자차의 횡방향 옵셋과 헤딩각을 도시한 도면이다. 도 3을 참조하면, 횡방향 옵셋(
Figure pat00011
)은 자차(1)의 선단 측면과 차선(L)과의 수직 거리를 의미하고, 헤딩각(
Figure pat00012
)은 자차(1)의 주행 방향 연장선(H)와 차선(L)이 이루는 각을 의미한다.
횡방향 옵셋(
Figure pat00013
), 차속(
Figure pat00014
) 및 헤딩각(
Figure pat00015
)은 자차(1)에 장착된 레이더, 카메라 센서등 과 같은 센서부(10)에 의해 계측 가능하다.
다음으로, 충돌 위험 판단부(120)는, 차선 변경 의도가 존재하는 경우, 센서부(10)의 측후방 센서 및 전방 센서에서 감지된 측후방 상대차량 및 전방 상대차량의 정보에 기초하여 충돌 위험을 판단한다.(S200) 일실시예에 있어서, 충돌 위험 판단부(120)는 다음과 같은 <수학식 2>로 표현되는 측후방 장애물과의 추돌 시간(TTC_r)이 소정의 임계값 이하이면, 충돌 위험이 존재하는 것으로 판단한다.
Figure pat00016
여기서, d rel_r 은 측후방 장애물(상대차량)과의 상대거리이고, v rel_r 은 측후방 장애물(상대차량)과의 상대속도이다.
한편, 제어량 산출부(140)는 충돌 위험이 존재하는 경우, 목표 가속도가 0이 되도록 EMS(Engine Management System)에 제어량을 전달한다.
다음으로, 충돌 위험이 존재하는 경우, 목표요레이트 산출부(130)는 충돌회피를 위해 요구되는 요레이트(Yaw Rate)(
Figure pat00017
)를 산출한다.(S300) 목표요레이트(Yaw Rate)(
Figure pat00018
)는 다음과 같은 수학식 3을 통해 산출될 수 있다.
Figure pat00019
다음으로, 제어량 산출부(140)는 산출된 목표요레이트(
Figure pat00020
)를 이용하여 목표조향토크(
Figure pat00021
)와 목표제동압(
Figure pat00022
)을 산출한다.(S500) 일실시예에 있어서, 제어량 산출부(140)는 목표요레이트(
Figure pat00023
)를 이용하여 목표 조향각(
Figure pat00024
)을 산출하고, 산출된 목표 조향각(
Figure pat00025
)을 이용하여 목표조향토크(
Figure pat00026
)를 산출한다. 목표 조향각(
Figure pat00027
)은 다음과 같은 <수학식 4>를 통해 산출될 수 있다.
Figure pat00028
그리고, 목표조향토크(
Figure pat00029
)는 다음과 같은 <수학식 5>를 통해 산출될 수 있다.
Figure pat00030
제어량 산출부(140)는 산출된 목표조향토크(
Figure pat00031
)를 MDPS(Motor Driven Power Steering)에 전달한다.
한편, MDPS의 시간지연 및 동특성으로 인해 요레이트 추종성능은 한계를 갖게 된다. 이에, 제어량 산출부(140)는 추종성능 한계를 개선하기 위해, 센서부(10)에서 계측되는 현재 요레이트 계측값과 목표요레이트(
Figure pat00032
)의 오차를 이용하여 제어 대상 휠을 판단하고 목표제동압(
Figure pat00033
)을 산출한다. 목표제동압(
Figure pat00034
)은 다음과 같은 <수학식 6>을 통해 산출될 수 있다.
Figure pat00035
제어량 산출부(140)는 산출된 목표제동압(
Figure pat00036
)을 ESC(Electronic Stability Control)에 전달한다.
한편, 제어량 산출부(140)는 다음 수학식 7으로 표현되는 전방 장애물(상대차량)과의 추돌 시간(TTC_f)이 소정의 임계값 이하이면, 전방 장애물(상대차량)과의 충돌회피를 위한 목표 감속도를 산출한다.(S500)
Figure pat00037
여기서, d rel_f 은 전방 장애물과의 상대거리이고, v rel_f 은 전방 장애물과의 상대속도이다.
후방 추돌 방지를 위해 회피 보조제어를 하는 동안 센서부(10)에 의해 장애물이 감지되면 장애물에 대한 추돌 시간(TTC_f)을 계산하고 EMS(Engine Management System)을 통해 감속제어를 수행한다. 요레이트 추종을 위해 계산된 목표제동압(
Figure pat00038
) 비율을 유지한 상태에서 감속제어를 수행한다.
한편, 자차(1)의 헤딩각(
Figure pat00039
)이 소정의 임계값 이하이면 자차의 충돌회피 제어를 종료할 수 있다.(S600) 또한, 전방 장애물(상대차량)과의 추돌 시간(TTC_f)이 소정의 임계값 이상이면, 자차(1)의 충돌회피 제어를 종료할 수 있다.(S700)
도 4는 충돌 회피 궤적을 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 상술한 차량의 충돌회피 제어 방법 및 이를 구현하는 충돌회피 장치에 의해. 인접 차선의 상대차량(2)과 자차(1)의 충돌 예상을 감지되고, 충돌 회피 궤적에 따라 자차선 내에서 직진 주행하도록 자차(10)가 제어됨을 알수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110 : 차선 변경의도 판단부
120 : 충돌위험 판단부
130: 목표요레이트 산출부
140 : 제어량 산출부

Claims (11)

  1. a) 운전자의 차선 변경 의도 여부를 판단하는 단계;
    b) 차선 변경 의도가 존재하는 경우, 측후방 센서 및 전방 센서에서 감지된 측후방 장애물 및 전방 장애물의 정보에 기초하여 충돌 위험을 판단하는 단계;
    c) 충돌 위험이 존재하는 경우, 충돌회피를 위해 요구되는 요레이트(Yaw Rate)를 산출하는 단계를 포함하는 차량의 충돌회피 제어방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    d) 산출된 상기 요레이트를 이용하여 목표조향토크 및 목표 제동압을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 충돌회피 제어방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 a)단계에서, 다음 수학식 1로 표현되는 차선이탈시간(TTLC)이 소정의 임계값 이하이면, 운전자의 차선 변경 의도가 있는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량의 충돌회피 제어방법.
    <수학식 1>
    Figure pat00040

    여기서,
    Figure pat00041
    는 횡방향 옵셋을 나타내고,
    Figure pat00042
    는 차속을 나타내며,
    Figure pat00043
    는 헤딩각을 의미한다.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 b)단계에서, 다음 수학식 2로 표현되는 측후방 장애물과의 추돌 시간(TTC_r)이 소정의 임계값 이하이면, 충돌 위험이 존재하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량의 충돌회피 제어방법.
    <수학식 2>
    Figure pat00044

    여기서, d rel_r 은 측후방 장애물과의 상대거리이고, v rel_r 은 측후방 장애물과의 상대속도이다.
  5. 제2 항에 있어서,
    e) 다음 수학식 7로 표현되는 상기 전방 장애물과의 추돌 시간(TTC_f)이 소정의 임계값 이하이면, 상기 전방 장애물과의 충돌회피를 위한 목표 감속도를 산출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 충돌회피 제어방법.
    <수학식 7>
    Figure pat00045

    여기서, d rel_f 은 전방 장애물과의 상대거리이고, v rel_f 은 전방 장애물과의 상대속도이다.
  6. 제5 항에 있어서,
    f) 차량의 헤딩각이 소정의 임계값 이하이면 해당 차량의 충돌회피 제어를 종료하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 충돌회피 제어방법.
  7. 제5 항에 있어서,
    g) 전방 장애물과의 상기 추돌 시간(TTC_f)이 소정의 임계값 이상이면, 해당 차량의 충돌회피 제어를 종료하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 충돌회피 제어방법.
  8. 운전자의 차선 변경 의도 여부를 판단하는 차선변경의도 판단부;
    차선 변경 의도가 존재하는 경우, 측후방 센서 및 전방 센서에서 감지된 측후방 장애물 및 전방 장애물의 정보에 기초하여 충돌 위험을 판단하는 충돌위험 판단부;
    충돌 위험이 존재하는 경우, 충돌회피를 위해 요구되는 요레이트(Yaw Rate)를 산출하는 목표요레이트 산출부; 및
    산출된 상기 요레이트를 이용하여 목표조향토크 및 목표 제동압을 산출하는 제어량 산출부를 포함하는 차량의 충돌회피 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제어량 산출부는. 운전자의 차선 변경 의도가 존재하는 경우, 목표 가속도가 0이 되도록 엔진제어시스템(Engine Management System,EMS)에 제어량을 전달하는 것을 특징으로 하는 차량의 충돌회피 장치.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 차선변경의도 판단부는, 차량의 횡방향 옵셋, 차속 및 헤딩각에 기초하여 판단하는 것을 특징으로 하는 차량의 충돌회피 장치.
  11. 제8 항에 있어서,
    상기 충돌위험 판단부는, 측후방 장애물과의 상대거리 및 상대속도에 기초하여 판단하는 것을 특징으로 하는 차량의 충돌회피 장치.
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